基于第一性原理对U_3O_8的磁性和动力学性质的研究

基于第一性原理的密度泛函理论,分别用(GGA)和GGA+U方法对U3O8的磁性和动力学性质做了一定的研究,此外,在研究磁性的过程中,GGA+U+SO方法也被考虑其中.优化得到的不同磁性态下的晶格参数和能量均与实验值吻合的非常好.用铁磁和反铁磁下的能量差,E=EAFM-EFM,作为磁性判断的一个标准,计算发现U3O8的顺磁态为其基态.对于动力学性质的研究,不同于以往研究所采用的D3d3点群,本文采用C2v晶体点群,对U3O8的光谱属性重新进行归属和更正,得到了与实验值基本一致的结果.     

CoFe2O4-Al2O3复合材料的制备及其在含日落黄废水处理中的应用

制备了铁酸钴-氧化铝（CoFe₂O₄-Al₂O₃）复合材料,并采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、比表面积和孔径分析仪对多孔CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料的物相和形貌进行了分析. 利用制备的CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料活化过硫酸氢钾（PMS）来降解废水溶液中的日落黄（SY）,通过研究CoFe₂O₄-Al₂O₃材料制备过程中Co²⁺,Fe³⁺和Al³⁺的物质的量之比、煅烧温度和时长对材料催化性能的影响,发现Co²⁺,Fe³⁺和Al³⁺的最佳物质的量之比为1:2:12,最佳煅烧温度为400 ℃和最佳煅烧时长为3 h. 对采用在最优条件下制得的CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料作为催化剂,PMS氧化降解含日落黄废水进行研究,考察了pH值、温度、不同体系、PMS用量、CoFe₂O₄-Al₂O₃材料用量和一些阴离子对日落黄降解的影响. 结果表明：在pH=7,温度为55 ℃条件下,用0.1 g催化剂和0.125 g PMS能使100 mL质量浓度为0.6 g·L^-1的日落黄溶液在30 min内降解率达到99.5%. 同时,碳酸氢根负离子（HCO₃^-）和硝酸根负离子（NO₃^-）的加入抑制了日落黄的降解,而Cl^-则能促进日落黄的降解. 此外,在进行4次循环使用后,CoFe₂O₄-Al₂O₃仍表现出很好的催化性能,日落黄去除效果仍能达到90%以上.     

ZnGa2Se4:V3+ 光谱的理论研究

应用区分t₂和e轨道共价性的差异(包含静电部分和晶场部分)并考虑了低对称场的能量矩阵, 在考虑和忽略静电参量B₀₀的条件下, 分别研究了t₂和e轨道共价性的差异对三元半导体ZnGa₂Se₄:V ³⁺能级以及低对称分裂的影响; 计算了ZnGa₂Se₄:V ³⁺晶体的能级的低对称分裂, 并与实验值进行比较. 计算结果与实验值符合很好. 研究发现: 在对ZnGa₂Se₄:V ³⁺晶体的光学性质进行理论研究时, 在能量矩阵的静电和晶场部分同时考虑t₂和e轨道共价性的差异是非常有必要的; 晶场参量B₀₀对ZnGa₂Se₂4:V ³⁺的能级有重要影响, 因此不能忽略.     

O3/H2O2工艺控制太湖原水中致嗅氨基酸

针对太湖原水中氨基酸氯化消毒后可能引发的嗅味问题,采用太湖某水厂滤后水为研究对象,考察了O₃/H₂O₂深度处理工艺对水中致嗅氨基酸的去除效果及影响因素。结果表明滤后水中致嗅氨基酸占总游离氨基酸的81.6%,采用O₃/H₂O₂工艺降解致嗅氨基酸的最佳投量为1.5 mg·L^-1 O₃和0.06 mM H₂O₂,去除率91.28%,致嗅氨基酸浓度降至484.62 ng·L^-1,加氯消毒后几乎没有致嗅风险。水温10~30℃范围内,O₃/H₂O₂对致嗅氨基酸的去除率随温度升高而增大;pH=6~8范围内,去除率随pH的升高而增大。另外,该组合工艺较单独O₃/H₂O₂对溴酸盐的生成也有明显抑制作用。     

亚铁联合不同氧化剂对石油烃污染场地热脱附废水的处理

采用亚铁（Fe²⁺）分别联合次氯酸钠（NaClO）、过硫酸钠（Na?S?O₈）和过氧化氢（H₂O₂） 3种氧化剂处理某原油浸染土壤的热脱附废水，考察了pH值、Fe²⁺投加量、氧化剂投加量和反应时间对处理效能的影响。Fe²⁺/H₂O₂和Fe²⁺/ Na?S?O₈均能有效去除热脱附废水中的典型污染物——石油烃物质，去除率分别达到100.0%和97.8%，但Fe²⁺/H₂O₂体系对化学耗氧量（COD）的去除效果明显优于Fe²⁺/Na?S?O₈。Fe²⁺/H₂O₂可将有机物彻底氧化分解，而Fe²⁺/NaClO和Fe²⁺/Na?S?O₈仅是将有机物氧化分解为中间物质。多元变量分析结果表明，pH值和氧化剂投加量是影响去除效果的主要因素，Fe²⁺/H₂O₂处理热脱附废水的吨水处理成本较高，但是综合效果最好；Fe²⁺/Na?S?O₈处理成本次之，但无法彻底降解COD；Fe²⁺/NaClO成本最低，但对有机物去除效果最差。综合去除效果和经济因素考量， Fe²⁺/H₂O₂体系更适用于处理热脱附废水。     

Al3+掺杂LiMn2O4的制备及高温循环性能研究

采用沉淀法合成LiMn_2-xAl_xO₄（x=0.01,0.05,0.10,0.20）,pH的范围为10.5～10.6,搅拌速度为350 r/min,水浴温度为55℃,分两次烧结.首次煅烧温度为680℃,保温时间为18 h;第二次煅烧温度为850℃,保温时间为18 h.利用X射线衍射、扫描电子显微镜和电化学方法测试最终产物.测试结果表明：Al³⁺的掺入有效地改善了LiMn₂O₄的高温循环性能,使其高温循环容量衰减得到了有效的抑制,尤其当Al³⁺的掺入量为0.05时,有比其他掺杂量更优的性能.     

Mn掺杂CuCrO2纳米粉体的室温铁磁性

利用固相反应与球磨相结合的方法,制备了(Cu_1-xMn_x)CrO₂ (0≤x≤6 at%) 和 Cu(Cr_1-yMn_y)O₂ (0≤y≤6 at%)两个系列的纳米粉体.结果表明,所有样品都具有3R-CuCrO₂铜铁矿单相结构.晶格膨胀说明Mn离子已分别固溶到(Cu_1-xMn_x)CrO₂的Cu亚晶格中和Cu(Cr_1-yMn_y)O₂的Cr亚晶格中,这在X射线光电子能谱的分析中得到了进一步的证实.B位Mn掺杂样品具有室温铁磁性,磁性源于Cr³⁺-Mn³⁺离子对间以空穴为媒介的双交换相互作用.CuMO₂(M=Cr,Mn)铜铁矿纳米粉体的饱和磁化强度比文献值高出约一个数量级,并随着Mn含量的增大而逐渐减小,主要受到3个因素的共同影响:M-M离子对数目、M-M离子间距及空穴浓度.     

BiFeO3掺杂Pb（In1/2Nb1/2）O3-Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3陶瓷的制备与磁电性能研究

以固相合成法制备了铁酸铋（BiFeO₃,简称BFO）掺杂的铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅（Pb（In_1/2Nb_1/2）O₃-Pb（Mg_1/3Nb_2/3）O₃-PbTiO₃,简称PIN-PMN-PT）多铁性陶瓷材料,X射线衍射（XRD）测试结果表明：样品具有钙钛矿结构,电滞回线显示其铁电性良好,剩余极化值（P_r）可达18 μC·cm^-2.由于BiFeO₃掺杂后,样品电矩减小,氧空位增多,使其铁电畴翻转困难,样品的电性能略有下降,但是其磁性能随BiFeO₃掺入量的增加而逐渐增强,且样品居里温度（T_m）为200℃左右.该材料在电磁学领域有望成为具有应用前景的多铁性材料.     

铝氢化物Al2Hn(n=1~6)团簇结构与光谱

 采用密度泛函(DFT)中的B3P86方法,在Dunning的相关一致基组cc-PVTZ水平上,对铝氢化物Al₂H_n(n=1~6)团簇的可能几何构型进行优化计算,得出最稳定构型的几何参数、电子结构、振动频率和光谱等性质参数,并给出了最稳定结构的总能量(E_T)、结合能(E_BT)、平均结合能(E_av)、电离势(E_IP)、能隙(E_g)、费米能级(E_F)和氢原子差分吸附能(E_diff)等.结果表明铝氢化物团簇基态稳定结构的电子态分别为:n为奇数为²A,n为偶数为¹A;由于Al原子属于缺电子原子,能与等电子原子H化合,通过氢桥键形成含多中心键的氢化物,本文优化计算发现,铝氢化物团簇最稳定的构型中都存在氢桥键,这是铝氢化物的奇异结构特征.最后分析铝氢化物团簇的平均结合能、电离势、能隙和费米能级等动力学和红外光谱特性,说明Al₂H_n(n=1~6)团簇中Al₂H₆最稳定,H-Al桥键键长比端键更长,最强峰红外光谱强度最大.     

纳米Al2O3分离富集环境样品中的铊

 研究了纳米Al₂O₃对铊的吸附性能,考察了吸附热力学,最佳酸度和吸附容量.实验结果表明:在最佳pH条件下,铊定量、快速地被吸附在纳米Al₂O₃材料上;其2,20,40 ℃时最大吸附容量分别为4.44, 5.78, 6.28 mg·g^-1;等温吸附线呈现可逆的Langmuir吸附形式.吸附反应的焓变ΔH⁰和熵ΔS⁰均为正值,ΔG⁰为负值,说明该过程是自发的吸热反应.被吸附在纳米Al₂O₃上的金属离子能采用1.00 mL 0.25 mol·L^-1 HCl溶液定量洗脱, 其回收率达到98%.该法对铊的检出限为0.84 μg·L^-1,相对标准偏差(RSD)为2.4%, 已成功地应用于实际水样和多金属结核样品GBW07296的测定,分析结果令人满意.     

FERE法研究M_xO_y(M=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)形成能

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似法(GGA+U)对氧化物M_xO_y(M=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)进行几何结构优化,然后计算其总能,根据形成能与总能的关系求出它们的形成能,再用FERE(Fitted Elemental-phase Reference Energies)方法对形成能进行修正。结果表明:修正后,每个单胞形成能相对实验值的平均绝对偏差由0.59 eV降低到0.46 eV,其中Ti-O、V-O、Co-O和Ni-O化合物的形成能修正值更接近实验值;而其他元素氧化物的形成能修正值相对于实验值的平均绝对偏差略有增大。     

水溶性磁性Fe_3O_4纳米粒子对小麦生长影响的研究

水溶性磁性Fe_3O_4纳米颗粒由于其良好的生物相容性、超顺磁性等特征,在生物领域常被用来作为磁性载体材料,其广泛的生产和应用增加了它们在环境中释放的可能性,需对其环境生物安全性进行评价.首先合成了水溶性磁性Fe_3O_4纳米纳米粒子,并用透射电子显微镜和马尔文粒度分析仪对其进行形貌分析和表征.然后在不同的浓度下(0、0.72、1.44、3.6 mg/mL)研究了水溶性磁性Fe_3O_4纳米粒子对小麦生长的影响,结果显示随着浓度的增加,磁性Fe_3O_4纳米纳米粒子对小麦生长的抑制越明显,造成生长抑制和根结构损伤.结果证明了水溶性磁性Fe_3O_4纳米颗粒对小麦植物存在一定的生物毒性,其环境排放应该严格限制.     

Bi_2Se_3、Bi_2Te_3和Sb_2Te_3的声子和热力学性质的第一性原理研究

基于第一性原理的密度泛函理论,在未考虑和考虑自旋-轨道耦合(SOC)的情况下分别优化拓扑绝缘体Bi2Se3、Bi2Te3和Sb2Te3的结构,计算它们的声子谱及热力学性质.基于广义梯度交换相关泛函及SOC效应,计算得到三种物质的声子频率比不考虑SOC时更吻合实验数据.最后计算出三种物质的赫尔姆赫兹自由能F,内能E,等体热容CV和熵S随温度的变化趋势.     

CO2和O2共注入下方解石溶解对黄铁矿氧化固铀的影响

我国大型可地浸砂岩型铀矿床普遍存在黄铁矿和方解石与铀矿物密切共生现象。中性地浸采铀过程中O₂和CO₂的共注入会诱导黄铁矿氧化和方解石溶解,目前针对二者共存体系中方解石溶解对黄铁矿氧化固铀的影响尚不明确。本文通过静态批实验和数值模拟的方法对比研究了CO₂和O₂条件下方解石溶解对黄铁矿氧化固铀的影响。结果表明:无CO₂分压下中性Tris缓冲体系中黄铁矿氧化对U(VI)的吸附率高达90%,有CO₂分压下碳酸铀酰体系中铀的固定率明显降低,约有32%的铀被吸附。在方解石和黄铁矿共存体系中,单独通O₂条件下铀的吸附率为27%,CO₂和O₂共通时黄铁矿氧化对铀的吸附率仅为2%,结合数值模拟结果表明O₂₊黄铁矿+方解石体系和CO₂₊O₂₊黄铁矿+方解石体系中Ca₂(UO₂)(CO₃)₃质量比分别为80%和95%。X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared,FT-IR)结果表明黄铁矿表面发生微氧化形成针铁矿和纤铁矿会增加U(VI)的吸附,方解石溶解促进Ca-UO₂-CO₃络合物的形成影响了黄铁矿及其氧化产物对U(VI)的固定,提高了U(VI)的迁移能力。     

Thermal degradation of BaAl2Si2O8：Eu2＋ phosphor excited by near ultraviolet light

Eu2+ doped BaAl2Si2O8 phosphor was synthesized by one-step calcination of precursors that were prepared by chemical co-precipitation.The thermal degradation properties of BaAl2Si2O8:Eu2+ were investigated by photoluminescence,lifetime and chromaticity coordinate measurements.BaAl2Si2O8:Eu2+ is efficiently excited by incident light of 250-400 nm,which matches the emission of near ultraviolet LED chips well.BaAl2Si2O8:Eu2+ exhibits broad blue emission at 470 nm because of the 4f65d1-4f7(8S7/2) transition of Eu2+ ions,and the emission band shows an unusual blue shift with bandwidth broadening and emission intensity decreasing as the annealing temperature is increased.The luminescence decay and CIE chromaticity coordinates of BaAl2Si2O8:Eu2+ were determined to investigate its application in white LEDs.     

合金碳化物(Fe,Mo)_3C的磁性及磁致热力学性质

利用基于第一性原理的VASP软件计算钢中合金碳化物(Fe,Mo)_3C在0 K、0 Pa的磁矩和形成能,利用热力学平衡软件MTDATA计算合金碳化物(Fe,Mo)_3C的化学自由能改变量,利用Weiss分子场理论计算合金碳化物在12 T强磁场下的磁自由能改变量。结果表明,合金碳化物(Fe,Mo)_3C的磁矩主要来源于不同Wyckoff位置的Fe原子,8d位置的Fe原子对磁矩的影响比4c位置的Fe原子更大,而Mo原子会使合金碳化物的磁矩降低;合金碳化物Fe_2MoC、Mo_3C的形成能为负,表明这两种合金碳化物比Fe_3C和FeMo_2C更稳定;另外,Mo原子会降低合金碳化物(Fe,Mo)_3C化学自由能改变量,增大其磁自由能改变量。     

V掺杂CrSi2能带结构的第1性原理计算

 采用基于第1性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法和广义梯度近似,计算了V掺杂CrSi₂体系的能带结构和态密度,计算结果表明,本体CrSi₂是具有ΔE_g=0.35eV狭窄能隙的间接带隙半导体,其费米面附近的态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的态密度决定;V替代Cr掺杂后,费米能级进入价带,费米面插在价带的中间,带隙变窄,且间接带隙宽度ΔE_g=0.25eV;掺杂后费米面附近的电子能态密度则由Cr的3d层电子、V的3d层电子和Si的3p层电子的态密度共同决定,掺杂后V原子成为受主,在价带顶附近贡献了一定数量的空穴,使掺杂后CrSi₂的导电类型变为p型,提高了材料的电导率.     

La0.7Ca0.3Mn1-xCuxO3的电输运特性

通过固相反应法制备不同掺杂浓度的La_0.7Ca_0.3Mn_1-xCu_xO₃（x=0~0.15）样品, 在77~300 K温度范围内测量了铜掺杂后样品电阻随温度的变化关系. 结果表明, 在未引入铜杂质时, 低温铁磁相的电阻率满足T^2.5关系, 顺磁相符合小极化子近邻跳跃模型; 在低掺杂下, 铁磁区可用T^4.5关系解释; 随着掺杂浓度的增加, 在铁磁区和顺磁区, 任何单一模型均与实验不相符, 表明高掺杂样品的电输运性质存在未知模型.      

纳米Al2O3颗粒对Cu-Al2O3性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米Al₂O₃颗粒,通过粉末冶金法制备氧化铝铜（Cu-Al₂O₃）。采用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、洛氏硬度仪和涡流计分别测试了Cu-Al₂O₃的结合能、微观组织、硬度和导电率。结果表明：随Al₂O₃颗粒含量的增加,Cu-Al₂O₃的硬度先升高后降低,当Al₂O₃颗粒的质量分数达到0.084%时,Cu-Al₂O₃的硬度达到最大值75.73（HRB）。Cu-Al₂O₃的导电率随着Al₂O₃颗粒含量的增加逐渐下降。Al₂O₃颗粒的质量分数为0.084%时为最佳值,Cu-Al₂O₃的硬度达到最大值,导电率达到69.1% IACS。